專利名稱：仿生物碎屑紋理微晶玻璃復(fù)合板的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微晶玻璃復(fù)合板的制備方法，特別是涉及一種具有仿生物碎屑紋理的建筑裝飾用微晶玻璃復(fù)合板的制備方法。
背景技術(shù)：
微晶玻璃具有結(jié)構(gòu)致密、機械強度高、耐磨、耐腐蝕、抗風(fēng)化能力強等優(yōu)良性質(zhì)，可作為高檔建筑裝飾材料。
本申請人于2004年4月9日申請的發(fā)明專利“裂紋玻璃晶化法制備仿生物碎屑微晶玻璃的生產(chǎn)工藝(專利申請?zhí)枮?00410012997.9)”的中國專利申請，公開了一種具有仿生物碎屑紋理的建筑裝飾用微晶玻璃的制備工藝，但將該工藝應(yīng)用于以固體廢物(如污泥、粉煤灰、煤矸石、高爐渣等)作為主要原料制備微晶玻璃時，難以有效顯現(xiàn)仿生物碎屑紋理，且產(chǎn)品顏色偏深，不易靈活調(diào)控產(chǎn)品顏色，無法制備淺色顏色系列的微晶玻璃產(chǎn)品。
目前微晶玻璃復(fù)合板產(chǎn)品可分為以下幾類(1)顆粒燒結(jié)法微晶玻璃與陶瓷基板的復(fù)合，具體工藝是將玻璃顆粒料鋪布在陶瓷生坯或素坯上，經(jīng)燒結(jié)、晶化熱處理后制得表面具有顆粒狀紋理的微晶玻璃-陶瓷復(fù)合板；(2)顆粒燒結(jié)法微晶玻璃與微晶玻璃基板的復(fù)合，具體是將玻璃顆粒料鋪布在母玻璃板上，經(jīng)燒結(jié)、晶化熱處理后制得表面具有顆粒狀紋理的全微晶玻璃復(fù)合板；(3)壓延法或澆注法微晶玻璃與微晶玻璃基板的復(fù)合，具體為，將玻璃板層疊在一起，經(jīng)燒結(jié)、晶化熱處理后制得全微晶玻璃復(fù)合板，但由于其產(chǎn)品是由完整的玻璃板晶化而成，產(chǎn)品表面裝飾面難以生成紋理，僅能形成暗花。

發(fā)明內(nèi)容
針對直接以固體廢物作為主要原料制備的微晶玻璃的產(chǎn)品顏色難以調(diào)整、紋理難以顯現(xiàn)，又考慮到現(xiàn)有的微晶玻璃及微晶玻璃復(fù)合板制備工藝難以生成形態(tài)多變的自然復(fù)合紋理，本發(fā)明的目的在于提供一種表面具有仿生物碎屑紋理、成本低廉的建筑裝飾用微晶玻璃復(fù)合板的制備方法。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是利用常規(guī)原料制備裂紋玻璃燒結(jié)板；同時，利用固體廢物(如煅燒污泥、粉煤灰、煤矸石或高爐渣等)作為主要原料制備玻璃基板；最后，將裂紋玻璃燒結(jié)板疊于玻璃基板上，進入窯爐，經(jīng)熱處理后實現(xiàn)裂紋玻璃燒結(jié)板與玻璃基板之間的燒結(jié)及復(fù)合板的核化、晶化，制得仿生物碎屑紋理微晶玻璃復(fù)合板。
本發(fā)明所述的“仿生物碎屑紋理”系指微晶玻璃復(fù)合板表層表面經(jīng)打磨拋光后顯現(xiàn)出形態(tài)各異的、由樹枝狀、顆粒狀、絲縷狀、星狀、扇貝狀等紋理自然復(fù)合而成的、類似古生物殘骸的復(fù)合型紋理。
本發(fā)明所述的“仿生物碎屑紋理微晶玻璃復(fù)合板”系指表層由具有仿生物碎屑紋理的微晶玻璃構(gòu)成，其表面作為裝飾面；基層由以固體廢物為主要原料制得的微晶玻璃構(gòu)成；表層和基層緊密結(jié)合，構(gòu)成表面具有仿生物碎屑紋理的微晶玻璃復(fù)合板。
仿生物碎屑紋理微晶玻璃復(fù)合板的制備方法，其特征在于它包括如下步驟
1)裂紋玻璃燒結(jié)板的制備根據(jù)以常規(guī)原料設(shè)計的配方，稱量所需原料，混合均勻；利用常規(guī)的玻璃熔制技術(shù)，投料至玻璃熔窯中，在1350-1550℃下熔煉60-180min；再降溫至1300-1450℃下保溫30-120min，澄清、均化成玻璃液；采用常規(guī)的壓延法或澆注法或平拉法或浮法成型工藝將玻璃液制成玻璃板，在600-1000℃下水淬驚裂，制成裂而不散的裂紋玻璃板(裂紋玻璃本質(zhì)上是由被裂紋分割的但仍緊密接合在一起的玻璃碎屑構(gòu)成，玻璃碎屑并不散開)；再將裂紋玻璃板轉(zhuǎn)移至窯爐中，以10-15℃/min的升溫速率升至700-900℃，保溫10-90min，使玻璃裂紋燒結(jié)愈合，制得裂紋玻璃燒結(jié)板；2)玻璃基板的制備根據(jù)以固體廢物為主要原料設(shè)計的配方，稱量所需原料，混合均勻；利用常規(guī)的玻璃熔制技術(shù)，投料至玻璃熔窯中，在1350-1550℃下熔煉60-180min；再降溫至1250-1450℃下保溫30-120min，澄清、均化成玻璃液；采用常規(guī)的壓延法或澆注法成型工藝將玻璃液制成玻璃板，在500-800℃下保溫退火30-120min，制得玻璃基板；3)熱處理將由步驟1)制得的裂紋玻璃燒結(jié)板疊于由步驟2)制得的玻璃基板上；進入隧道窯或梭式窯或抽屜窯或輥道窯或臺車爐，于650-800℃下保溫核化30-90min，再升溫至900-1050℃，保溫晶化60-180min，再降溫至500-700℃，保溫退火60-180min；待冷卻后取出，制得微晶玻璃復(fù)合板的原板；(注在此熱處理過程中同時實現(xiàn)了裂紋玻璃燒結(jié)板和玻璃基板之間的燒結(jié))4)打磨拋光將微晶玻璃復(fù)合板的原板進行切割、打磨、拋光，制得仿生物碎屑紋理微晶玻璃復(fù)合板成品。
步驟1)中所述的裂紋玻璃燒結(jié)板的厚度為3-12mm；步驟2)中所述的玻璃基板的厚度為8-12mm。經(jīng)步驟3)的熱處理和4)的打磨拋光后，最終仿生物碎屑紋理微晶玻璃復(fù)合板成品的厚度為12-21mm。
步驟2)中所述的固體廢物中的一種為煅燒污泥。以煅燒污泥為主要原料設(shè)計的配方包括煅燒污泥、石灰石和白云石，各原料所占重量份數(shù)為煅燒污泥45-80份，石灰石12-30份，白云石8-25份，石膏0-10份，三氧化二銻0-1份，各原料重量份數(shù)之和為100份；所述的煅燒污泥是將污水處理廠排放的濕污泥烘干，再進入窯爐中于800-1100℃下煅燒1-3小時，冷卻碾碎后獲得。
所述步驟1)中，通過調(diào)節(jié)水淬驚裂溫度來控制裂紋數(shù)量，進而控制微晶玻璃復(fù)合板表面形貌，即，水淬驚裂溫度取大值時，制得裂紋多的裂紋玻璃，經(jīng)步驟3)的熱處理和步驟4)的打磨拋光后，獲得的表面仿生物碎屑紋理密集，呈現(xiàn)出細膩的裝飾效果；水淬驚裂溫度取小值時，制得裂紋少的裂紋玻璃，經(jīng)步驟3)的熱處理和步驟4)的打磨拋光后，獲得的表面仿生物碎屑紋理稀疏，呈現(xiàn)出粗獷的裝飾效果。
通過步驟1)、步驟3)和步驟4)所能生成仿生物碎屑紋理的機理在于裂紋玻璃本質(zhì)上是由被裂紋分割的但仍緊密接合在一起的玻璃碎屑構(gòu)成。在制備裂紋玻璃時，熱玻璃板被水淬驚裂，在裂紋面將產(chǎn)生大量的懸鍵和活性基團；水與熱玻璃相互作用，也能促使裂紋面生成不同于母玻璃主體的異相物質(zhì)；此外，碎屑表面也可能吸附和富集冷淬水中的礦物質(zhì)和空氣中的塵埃，因此，裂紋玻璃中的裂紋面具有豐富的成核位，有利于晶體析出。而對于裂紋面所包圍的玻璃碎屑內(nèi)部，由于母玻璃中不含晶核劑，難以自發(fā)成核、析晶?？梢?，在步驟1)所述的裂紋玻璃燒結(jié)過程中，將在原始裂紋處生成大量的晶核和初始晶體；在步驟3)的熱處理過程中，上述晶核和初始晶體又會進一步促進晶體的繼續(xù)析出和生長，即在原始裂紋處析出大量的晶體，而原始玻璃碎屑內(nèi)部卻難以析晶，從而在最終微晶玻璃中形成不均勻的晶體分布狀態(tài)，晶體相和殘余玻璃相互相嵌合，再經(jīng)步驟4)的打磨、拋光后，顯現(xiàn)出仿生物碎屑紋理。
本發(fā)明的特點如下(1)能在產(chǎn)品表面生成仿生物碎屑紋理，可產(chǎn)生美觀、獨特的裝飾效果，豐富了微晶玻璃的紋理形貌種類；(2)產(chǎn)品的玻璃基板是以固體廢物為主要原料制得，既實現(xiàn)了廢物資源化，又可消除廢物的環(huán)境污染，還可擴大微晶玻璃的原料范圍，降低產(chǎn)品的生產(chǎn)總成本，具有深遠的資源和環(huán)保意義；(3)以固體廢物為主要原料制得的純微晶玻璃板的顏色偏深、紋理不明顯，裝飾效果不佳；而本發(fā)明將裝飾效果不佳的固體廢物微晶玻璃作為基板，在其上面復(fù)合一層裝飾效果美觀、獨特的仿生物碎屑紋理微晶玻璃，既能使微晶玻璃復(fù)合板最終產(chǎn)品產(chǎn)生較佳的裝飾效果，又可充分利用固體廢物資源，拓展了建筑裝飾用微晶玻璃的原料范圍。
本發(fā)明與現(xiàn)有的微晶玻璃復(fù)合板相比，區(qū)別在于(1)顆粒燒結(jié)法微晶玻璃與陶瓷基板的復(fù)合，其生產(chǎn)工藝是將玻璃顆粒料鋪布在陶瓷生坯或素坯上，經(jīng)燒結(jié)、晶化熱處理后制得微晶玻璃-陶瓷復(fù)合板，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為微晶玻璃與陶瓷間的復(fù)合，產(chǎn)品表面裝飾面顯現(xiàn)為玻璃顆粒料燒結(jié)、晶化所生成的顆粒狀紋理；而本發(fā)明產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及裝飾面紋理與之不同，具體表現(xiàn)為，獲得的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為微晶玻璃與微晶玻璃相復(fù)合，其表面裝飾面顯現(xiàn)為仿生物碎屑紋理。
(2)顆粒燒結(jié)法微晶玻璃與微晶玻璃基板的復(fù)合，其生產(chǎn)工藝是將玻璃顆粒料鋪布在母玻璃板上，經(jīng)燒結(jié)、晶化熱處理后制得微晶玻璃-微晶玻璃復(fù)合板，其產(chǎn)品表面裝飾面顯現(xiàn)為玻璃顆粒燒結(jié)形成的顆粒狀紋理；而本發(fā)明與之不同，獲得的產(chǎn)品裝飾面紋理也不同，顯現(xiàn)為仿生物碎屑紋理。
(3)中國專利ZL02100291.6介紹了一種微晶玻璃復(fù)合板的制備工藝，具體為，將玻璃板層疊在一起，在900-1200℃的溫度下，使玻璃晶化，整個晶化周期為16-20小時，得到層狀微晶玻璃復(fù)合板材。由于其產(chǎn)品是由完整的玻璃板晶化而成，產(chǎn)品表面裝飾面難以生成紋理，僅能形成暗花；而本發(fā)明與之不同，獲得的產(chǎn)品裝飾面紋理也不同，顯現(xiàn)為仿生物碎屑紋理。


圖1是本發(fā)明生產(chǎn)工藝流程示意2(a)是本發(fā)明制備的典型樣品的橫截面照片圖2(b)是本發(fā)明制備的典型樣品的表層裝飾面照片具體實施方式
為了更好地理解本發(fā)明，以下結(jié)合圖1和實施例進一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實施例。
實施例1仿生物碎屑紋理微晶玻璃復(fù)合板的制備方法，它包括如下步驟(1)裂紋玻璃燒結(jié)板的制備采用常規(guī)礦物和化工原料，原料配比(以質(zhì)量百分比表示，在以下實例中相同)為25.0％鉀長石、30.0％石英砂、28.0％方解石、3.5％純堿、2.0％硼酸、0.6％三氧化二銻、4.5％碳酸鋇、4.5％氧化鋅、0.7％三氧化二鐵、1.2％二氧化錳；配合料的化學(xué)成分的理論值為(以質(zhì)量百分比表示，在以下實例中相同)54.43％SiO2、7.45％Al2O3、19.25％CaO、0.13％MgO、2.00％K2O、3.25％Na2O、0.62％Sb2O3、4.18％BaO、5.10％ZnO、1.20％B2O3、0.8％TFe2O3、1.2％MnO2、其它0.39％。根據(jù)配方，稱量原料，混勻后裝入坩鍋，用硅鉬棒高溫電爐在1500℃熔煉120min(分鐘)，再降溫至1400℃下保溫30min，澄清、均化成玻璃液。玻璃液澆注到耐火模具中，在800℃下水淬驚裂成裂紋玻璃板。烘干后再放回臺車爐中，以12℃/min的升溫速率升至850℃，保溫30min，使玻璃裂紋燒結(jié)愈合，制得裂紋玻璃燒結(jié)板。
(2)玻璃基板的制備以武漢市沙湖污水處理廠排放的污泥經(jīng)1000℃煅燒后獲得的煅燒污泥為主要原料，具體配方為65.0％煅燒污泥、18.0％石灰石、16.0％白云石、1.0％三氧化二銻；配合料的化學(xué)成分的理論值為44.51％SiO2、11.48％Al2O3、23.15％CaO、5.53％MgO、1.67％K2O、0.74％Na2O、1.16％Sb2O3、5.38％Fe2O3、0.73％TiO2、2.98％P2O5、2.41％SO2、其它0.26％。根據(jù)配方，稱量原料，混勻后裝入坩鍋，用硅鉬棒高溫電爐在1500℃熔煉150min，再降溫至1400℃下保溫60min，澄清、均化成玻璃液。玻璃液澆注到耐火模具中，在650℃下保溫退火60min，冷卻后制得玻璃基板。
(3)熱處理將由步驟(2)制得的玻璃基板上置于墊板上，再將由步驟(1)制得的裂紋玻璃燒結(jié)板疊于玻璃基板上；進入臺車爐，于770℃下保溫核化60min，再升溫至1000℃，保溫晶化120min，再降溫至650℃，保溫退火120min；待冷卻后取出，制得微晶玻璃復(fù)合板的原板。
(4)將微晶玻璃復(fù)合板原板進行切割、打磨、拋光，制得表面具有仿生物碎屑紋理的微晶玻璃復(fù)合板。制備的典型產(chǎn)品實物照片如圖2(a)、圖2(b)所示。
實施例2仿生物碎屑紋理微晶玻璃復(fù)合板的制備方法，它包括如下步驟(1)裂紋玻璃燒結(jié)板的制備同實施例1。
(2)玻璃基板的制備以粉煤灰為主要原料，具體配方為45.0％粉煤灰、14.0％石英砂、23.5％石灰石、10.0％白云石、5％純堿、2.0％二氧化鈦、0.5％三氧化二銻；配合料的化學(xué)成分的理論值為46.39％SiO2、15.53％Al2O3、23.23％CaO、2.65％MgO、0.72％K2O、3.78％Na2O、0.60％Sb2O3、4.44％Fe2O3、2.45％TiO2、其它0.21％。根據(jù)配方，稱量原料，混勻后裝入坩鍋，用硅鉬棒高溫電爐在1500℃熔煉120min，再降溫至1400℃下保溫60min，澄清、均化成玻璃液。玻璃液澆注到耐火模具中，在620℃下保溫退火60min，冷卻后制得玻璃基板。
(3)熱處理將由步驟(2)制得的玻璃基板上置于墊板上，再將由步驟(1)制得的裂紋玻璃燒結(jié)板疊于玻璃基板上；進入臺車爐，于740℃下保溫核化60min，再升溫至1000℃，保溫晶化150min，再降溫至620℃，保溫退火120min；待冷卻后取出，制得微晶玻璃復(fù)合板的原板。
(4)將微晶玻璃復(fù)合板原板進行切割、打磨、拋光，制得表面具有仿生物碎屑紋理的微晶玻璃復(fù)合板。
實施例3
仿生物碎屑紋理微晶玻璃復(fù)合板的制備方法，它包括如下步驟(1)裂紋玻璃燒結(jié)板的制備同實施例1。
(2)玻璃基板的制備以煤矸石為主要原料，具體配方為55.0％煤矸石、5.0％石英砂、23.5％石灰石、9.0％白云石、5％純堿、1.5％二氧化鈦、0.5％三氧化二鉻、0.5％三氧化二銻；配合料的化學(xué)成分的理論值為47.31％SiO2、14.00％Al2O3、21.28％CaO、3.18％MgO、1.16％K2O、3.93％Na2O、0.65％Sb2O3、4.99％Fe2O3、2.57％TiO2、0.66％Cr2O3、其它0.27％。根據(jù)配方，稱量原料，混勻后裝入坩鍋，用硅鉬棒高溫電爐在1500℃熔煉120min，再降溫至1400℃下保溫60min，澄清、均化成玻璃液。玻璃液澆注到耐火模具中，在640℃下保溫退火60min，冷卻后制得玻璃基板。
(3)熱處理將由步驟(2)制得的玻璃基板上置于墊板上，再將由步驟(1)制得的裂紋玻璃燒結(jié)板疊于玻璃基板上；進入臺車爐，于750℃下保溫核化60min，再升溫至1000℃，保溫晶化150min，再降溫至640℃，保溫退火120min；待冷卻后取出，制得微晶玻璃復(fù)合板的原板。
(4)將微晶玻璃復(fù)合板原板進行切割、打磨、拋光，制得表面具有仿生物碎屑紋理的微晶玻璃復(fù)合板。
實施例4仿生物碎屑紋理微晶玻璃復(fù)合板的制備方法，它包括如下步驟(1)裂紋玻璃燒結(jié)板的制備同實施例1。
(2)玻璃基板的制備以高爐渣為主要原料，具體配方為60.0％高爐渣、13.9％石英砂、18.0％鉀長石、5％純堿、2.0％二氧化鈦、0.6％三氧化二鉻、0.5％三氧化二銻；配合料的化學(xué)成分的理論值為53.86％SiO2、9.51％Al2O3、24.34％CaO、0.70％MgO、1.51％K2O、4.07％Na2O、0.57％Sb2O3、1.70％Fe2O3、2.80％TiO2、0.69％Cr2O3、其它0.25％。根據(jù)配方，稱量原料，混勻后裝入坩鍋，用硅鉬棒高溫電爐在1500℃熔煉120min，再降溫至1400℃下保溫60min，澄清、均化成玻璃液。玻璃液澆注到耐火模具中，在600℃下保溫退火60min，冷卻后制得玻璃基板。
(3)熱處理將由步驟(2)制得的玻璃基板上置于墊板上，再將由步驟(1)制得的裂紋玻璃燒結(jié)板疊于玻璃基板上；進入臺車爐，于730℃下保溫核化60min，再升溫至1000℃，保溫晶化120min，再降溫至600℃，保溫退火120min；待冷卻后取出，制得微晶玻璃復(fù)合板的原板。
(4)將微晶玻璃復(fù)合板原板進行切割、打磨、拋光，制得表面具有仿生物碎屑紋理的微晶玻璃復(fù)合板。
權(quán)利要求
1.仿生物碎屑紋理微晶玻璃復(fù)合板的制備方法，其特征在于它包括如下步驟1)裂紋玻璃燒結(jié)板的制備根據(jù)以常規(guī)原料設(shè)計的配方，稱量所需原料，混合均勻；利用常規(guī)的玻璃熔制技術(shù)，投料至玻璃熔窯中，在1350-1550℃下熔煉60-180min；再降溫至1300-1450℃下保溫30-120min，澄清、均化成玻璃液；采用常規(guī)的壓延法或澆注法或平拉法或浮法成型工藝將玻璃液制成玻璃板，在600-1000℃下水淬驚裂，制成裂紋玻璃板；再將裂紋玻璃板轉(zhuǎn)移至窯爐中，以10-15℃/min的升溫速率升至700-900℃，保溫10-90min，使玻璃裂紋燒結(jié)愈合，制得裂紋玻璃燒結(jié)板；2)玻璃基板的制備根據(jù)以固體廢物為主要原料設(shè)計的配方，稱量所需原料，混合均勻；利用常規(guī)的玻璃熔制技術(shù)，投料至玻璃熔窯中，在1350-1550℃下熔煉60-180min；再降溫至1250-1450℃下保溫30-120min，澄清、均化成玻璃液；采用常規(guī)的壓延法或澆注法成型工藝將玻璃液制成玻璃板，在500-800℃下保溫退火30-120min，制得玻璃基板；3)熱處理將由步驟1)制得的裂紋玻璃燒結(jié)板疊于由步驟2)制得的玻璃基板上；進入隧道窯或梭式窯或抽屜窯或輥道窯或臺車爐，于650-800℃下保溫30-90min，再升溫至900-1050℃，保溫60-180min，再降溫至500-700℃，保溫60-180min；待冷卻后取出，制得微晶玻璃復(fù)合板的原板；4)打磨拋光將微晶玻璃復(fù)合板的原板進行切割、打磨、拋光，制得仿生物碎屑紋理微晶玻璃復(fù)合板成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿生物碎屑紋理微晶玻璃復(fù)合板的制備方法，其特征在于步驟1)中所述的裂紋玻璃燒結(jié)板的厚度為3-12mm；步驟2)所述中的玻璃基板的厚度為8-12mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿生物碎屑紋理微晶玻璃復(fù)合板的制備方法，其特征在于所述的固體廢物為煅燒污泥、粉煤灰、煤矸石或高爐渣。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種微晶玻璃復(fù)合板的制備方法。仿生物碎屑紋理微晶玻璃復(fù)合板的制備方法，其特征在于首先，利用常規(guī)原料制備裂紋玻璃燒結(jié)板，同時利用固體廢物作為主要原料制備玻璃基板；然后，將裂紋玻璃燒結(jié)板疊于玻璃基板上，經(jīng)熱處理后實現(xiàn)裂紋玻璃板與玻璃基板之間的燒結(jié)及復(fù)合板的核化、晶化；出爐的原板經(jīng)切割、打磨、拋光后，制得表面具有仿生物碎屑紋理的微晶玻璃復(fù)合板。本發(fā)明制得仿生物碎屑紋理微晶玻璃復(fù)合板的表層表面具有仿生物碎屑紋理，可使產(chǎn)品表面紋理優(yōu)美、裝飾效果獨特；其微晶玻璃基板由固體廢物作為主要原料制備，原料成本低，可實現(xiàn)廢物資源化，產(chǎn)生巨大的資源和環(huán)保效益。
文檔編號C03B23/203GK1807300SQ20061001831
公開日2006年7月26日 申請日期2006年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月25日
發(fā)明者周俊, 王焰新, 劉少達, 李飛 申請人:中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)